21. Konference Monitoringu 2016, SZÚ, Milovy, 6.10. 2016 Nové genové techniky, potraviny a monitoring Veronika Kýrová Vladimír Ostrý Pavla Surmanová Ivana Procházková - Jiří Ruprich Podpořeno MZ ČR RVO (Státní zdravotní ustav SZÚ, 75010330)
Úvod Inovace ve šlechtění rostlin je ovlivněna globálními změnami jako jsou: Růst populace Změna klimatu Nárůst zemědělské produktivity vyžadující více efektivní plodiny (rezistence ke škůdcům, chorobám a dalším stresovým faktorům, např. sucho) a být ohleduplnější k životnímu prostředí
Výhody nových genových technik Rychlost vývoje nových plodin Pozitivní dopad na životní prostředí Výhody pro pěstitele a spotřebitele (zlepšení kvality potravin obsah vitamínů, redukce alergenů a reziduí pesticidů) Výhody ekonomické Zlepšení efektivity šlechtění Vyšší produkční efektivita, více potravin, lepší využití vodních zdrojů
Technika zinkových prstů (ZFN-1, ZFN-2, ZFN-3) Provádí přesně cílený zásah do dědičné informace rostlin Vystřižení vybraného genu nebo jeho nahrazení upravenou kopií s využitím cílené nukleázy Blokování vybraných genů nebo cílený přenos genů pomocí zinkových prstů na jedinečné místo DNA po dopěstování intaktní rostliny není tento proces zjistitelný Využití: tabák, kukuřice tolerance k herbicidům
Mutageneze řízená oligonukleotidy (ODM) mutace navozené komplementárními oligonukleotidy k cílovému místu (s kýženou změnou), oligonukleotid sám o sobě není vložen do DNA rostliny Využití: tolerance k herbicidům, rezistence k chorobám, tolerance k suchu, vyšší nutriční hodnota apod. rýže, řepka, kukuřice tolerance k herbicidům; kukuřice, banán pšenice, řepka rezistence k antibiotikům, Brassicacae tolerance k herbicidům, rezistence k chorobám
Cisgenóze/intragenóze Techniky velmi podobné klasickému šlechtění, ale v kratším čase Přenos DNA ze stejného nebo blízce příbuzného druhu Cisgenóze do genomu je vložen gen ze stejného druhu nebo křížitelného druhu, včetně regulačních sekvencí vkládaný gen je nezměněn s vlastními introny a regulačními sekvencemi Intragenóze do genomu je vložen gen ze stejného druhu, ale ostatní regulační sekvence pochází z jiného křížitelného druhu vkládaná DNA může být novou kombinací DNA fragmentů ze stejného nebo příbuzného druhu Uplatnění: brambory obsah asparaginu snižující produkci akrylamidu, jablka po rozkrojení nehnědnou, banány, hrozny rezistence proti plisním
RNA-dependentní DNA metylace Epigenetický proces (ovlivňuje fenotyp, aniž by docházelo ke změnám genotypu) Spojena s inaktivací genů zabráněním transkripce DNA prostřednictvím různých postupů neobsahuje cizí geny Využití: kukuřice samčí sterilita, brambory obsah škrobu, okrasné květiny pigmentace květů
Roubování (na GM podnož) Chimérní rostlina je produkována roubováním ne-gm stěpu na GM podnož Využtií: odolnost podnože proti půdním chorobám a škůdcům Jablka a hrušky lepší zakořenění, menší růst; pomerančovník - podnož rezistentní k fytoftoře Non-GM scion GM rootstock Increasing yield of tomato plants with grafting. Higher yield plant (right) is grafted onto a GM-rootstock, while the lower yield plant (left) is grown on its own rootstock. Simplified illustration of grafting. Here, a fruit bearing non-gm scion has been grafted onto a GM rootstock. Image adapted from: http://ipts.jrc.ec.europa.eu/presentations/documents/15group4.pdf
Reverzní šlechtění Tvorba homozygotních rodičovských linií z vybraných heterozygotů prostřednictvím suprese meiotické rekombinace pomocí RNA interference rodičovských linek vložený transgen spontánně vypadává Využití: okurek, cibule, brokolice, květák, cukrová řepa, kukuřice, hrách, meloun, rýže, rajče
Agro-infiltrace vkládání částí genomu Agrobacterium sp. pomocí vysokého tlaku do některých pletiv rostliny (např. listy) geneticky modifikovaná je jen část rostliny, u původní rostliny je změna nepřenosná semenem (dědičné až po vytvoření intaktní rostliny ze změněného pletiva). Využití: tabák produkce vakcín a protilátek, krevní proteiny; hlávkový salát rezistence k plísni salátové(bremia lactucea) Levné, nevyžaduje drahé zařízení Tomato yellow leaf curl virus, transmitted by white fly; a susceptible (left) and resistant tomato leaf (right)
Syntetická genomika (biologie) Spojuje genetiku, chemii a inženýrství Zahrnuje podstatnější rekonstrukci organismu, aby mohl vykonávat zcela nové funkce Cílem je zkonstruovat zcela nové organismy s cílem vytvořit nové formy života, které se nenacházejí v přírodě
Synthetic biology ingredients for food and cosmetics On the market: Grapefruit flavoring Orange flavoring Resveratrol Patchouli Squalane (Neossance) Vetiver oil (vetivone, Epivone) Vanilla In the pipeline: Stevia Saffron Cocoa butter Milk and egg substitutes Agarwood http://webiva-downton.s3.amazonaws.com/877/88/b/5292/issue_brief_-_synbio_gmos_2_2015.pdf
Evropský úřad pro bezpečnost potravin Technika zinkových prstů ZFN-3, cisgenóze, intragenóze, agroinfiltrace (floral dip), syntetická biologie patří pod legislativu GMO (Směrnice EP a R č. 2001/18/ES) ZFN-1, ZFN-2, ODM, RdDM, roubování, reverzní šlechtění, agroinfiltrace - u těchto metod nelze identifikovat produkt, zda se jedná o konvenční nebo modifikovaný Dá se předpokládat, že v některých případech se bude požadovat méně dat (např. roubování)
Česká komise pro GMO vydala obecné stanovisko k novým genovým technikám, kde uvádí, že rizika rostlin připravených konvenčními šlechtitelskými postupy, metodami transgenóze nebo novými genovými technikami by měla být posuzována v závislosti na vlastnostech těchto rostlin a nikoliv podle techniky jejich vzniku.
Závěr Nedá se předpokládat uvedení produktů z těchto plodin na evropský trh v současné době Ve světě schváleno několik produktů pro uvedení na trh (Arctic apples) Předpoklad nízkého rizika, přesto nutný monitoring z hlediska možného výskytu nepovolených produktů na trh v EU Nutný post market monitoring po uvedení na trh
Děkuji za pozornost